Tipi ed esempi di reazione a doppia sostituzione

il doppia reazione di sostituzione, doppia cilindrata o metatesi, è quella in cui si verifica un doppio scambio di ioni tra due composti, senza nessuno di questi ossidanti o riducenti. È una delle reazioni chimiche più elementari.

I nuovi legami sono formati dalle grandi forze di attrazione elettrostatica tra gli ioni. Allo stesso modo, la reazione favorisce la formazione di specie più stabili, come la molecola dell'acqua, principalmente. L'equazione chimica generale per la reazione a doppia sostituzione è illustrata nell'immagine inferiore.

I composti iniziali AX e BY reagiscono scambiando "i loro partner" e quindi formano due nuovi composti: AY e BX. Questa reazione si verifica se e solo se A e Y sono più correlati di A e B, o se i collegamenti BX sono più stabili di quelli di BY. Poiché la reazione è un semplice scambio di ioni, nessuno di questi guadagna o perde elettroni (reazione redox).

Quindi, se A è un catione di carica +1 nel composto AX, avrà la stessa carica +1 nel composto AY. Lo stesso vale per il resto delle "lettere". Questo tipo di reazione è il supporto delle reazioni acido-base e della formazione dei precipitati.

indice

• 1 tipi
  • 1.1 Neutralizzazione
  • 1.2 Precipitazioni
• 2 esempi
  • 2.1 Esempio 1
  • 2.2 Esempio 2
  • 2.3 Esempio 3
  • 2.4 Esempio 4
  • 2.5 Esempio 5
  • 2.6 Esempio 6
  • 2.7 Esempio 7
  • 2.8 Esempio 8
• 3 riferimenti

tipo

neutralizzazione

Un acido forte reagisce con una base forte per produrre sali e acqua solubili. Quando uno dei due - l'acido o la base - è debole, il sale prodotto non è completamente ionizzato; cioè in un mezzo acquoso capace di idrolisi. Allo stesso modo, l'acido o la base possono essere neutralizzati con un sale.

Quanto sopra può ancora essere rappresentato dall'equazione chimica con le lettere AXBY. Tuttavia, poiché l'acidità di Brønsted è indicata solo dagli ioni H⁺ e OH^-, questi vengono a rappresentare poi le lettere A e Y:

HX + BOH => HOH + BX

Questa equazione chimica corrisponde alla neutralizzazione, che è semplicemente la reazione tra un acido HX e una base BOH per produrre HOH (H₂O) e il sale BX, che può o non può essere solubile in acqua.

Lo scheletro può variare in base ai coefficienti stechiometrici o alla natura dell'acido (sia organico che inorganico).

precipitazione

In questo tipo di reazione uno dei prodotti è insolubile nel mezzo, generalmente acquoso, e precipita (il solido solidifica dal resto della soluzione).

Lo schema è il seguente: due composti solubili, AX e BY, sono miscelati e uno dei prodotti, AY o BX, precipita, che dipenderà dalle regole di solubilità:

AX + BY => AY (s) + BX

AX + BY => AY + BX (s)

Nel caso in cui sia AY che BX fossero insolubili in acqua, quella coppia di ioni che mostrano le più forti interazioni elettrostatiche precipiterà, il che può essere quantitativamente riflesso nei loro valori di costanti di solubilità (Kps).

Tuttavia, nella maggior parte delle reazioni di precipitazione, un sale è solubile e l'altro precipita. Entrambe le reazioni, quella di neutralizzazione e precipitazione, possono verificarsi nella stessa miscela di sostanze.

Esempi

Esempio 1

HCl (ac) + NaOH (ac) => H₂O (l) + NaCl (ac)

Che tipo di reazione è questa? L'acido cloridrico reagisce con l'idrossido di sodio, provocando acqua e cloruro di sodio. Poiché il NaCl è molto solubile in mezzo acquoso e si forma anche una molecola di acqua, la reazione dell'esempio 1 è la neutralizzazione.

Esempio 2

Cu (NO₃)₂(ac) + Na₂S (ac) => CuS (s) + 2NaNO₃(Aq)

In questa reazione non è presente lo ione H⁺ né l'OH^-e la molecola d'acqua non è osservata neanche sul lato destro dell'equazione chimica.

Il nitrato di rame (II), o nitrato rameico, scambia gli ioni con solfuro di sodio. Il solfuro di rame è insolubile, precipitando, a differenza del nitrato di sodio, del sale solubile.

La soluzione di Cu (NO₃)₂ è blu, mentre quello di Na₂S è giallastro. Quando entrambi sono mescolati, i colori scompaiono e il CuS precipita, che è un solido nerastro.

Esempio 3

CH₃COOH (ac) + NaOH (ac) => CH₃COONa (ac) + H₂O (l)

Di nuovo, questa è un'altra reazione di neutralizzazione. L'acido acetico reagisce con l'idrossido di sodio per formare il sale di acetato di sodio e una molecola d'acqua.

Diversamente dall'esempio 1, l'acetato di sodio non è un sale totalmente ionizzato, poiché l'anione è idrolizzato:

CH₃COO^-(ac) + H₂O (l) <=> CH₃COOH (ac) + OH^-(Aq)

Esempio 4

2HI (ac) + CaCO₃(s) => H₂CO₃(ac) + CaI₂(Aq)

In questa reazione - anche se non sembra essere neutralizzante - l'acido idrodico reagisce completamente con il calcare per generare acido carbonico e ioduro di calcio. Inoltre, il rilascio di calore (reazione esotermica) decompone l'acido carbonico in anidride carbonica e acqua:

H₂CO₃(ac) => CO₂(g) + H₂O (l)

La reazione generale è come:

2HI (ac) + CaCO₃(s) => CO₂(g) + H₂O (l) + CaI₂(Aq)

Allo stesso modo, il carbonato di calcio, il sale basico, neutralizza l'acido idrodico.

Esempio 5

AgNO₃(ac) + NaCl (ac) => AgCl (s) + NaNO₃(Aq)

Il nitrato d'argento scambia gli ioni con cloruro di sodio, formando così il sale insolubile del cloruro d'argento (precipitato biancastro) e il nitrato di sodio.

Esempio 6

2H₃PO₄(ac) + 3Ca (OH)₂(ac) => 6H₂O (l) + Ca₃(PO₄)₂(S)

L'acido fosforico è neutralizzato dall'idrossido di calcio, formando così il sale di fosfato di calcio insolubile e sei moli di molecole d'acqua.

Questo è un esempio di reazione a doppia sostituzione di entrambi i tipi: la neutralizzazione dell'acido e la precipitazione di un sale insolubile.

Esempio 7

K₂S (ac) + MgSO₄(ac) => K₂SW₄(ac) + MgS (s)

Il solfuro di potassio reagisce con il solfato di magnesio, gli ioni S si incontrano in soluzione^2- e Mg²⁺ per formare il sale solubile di magnesio e il solfato di potassio solubile.

Esempio 8

na₂S (ac) + HCl (ac) → NaCl (ac) + H₂S (g)

Il solfuro di sodio neutralizza l'acido cloridrico, generando cloruro di sodio e idrogeno solforato.

In questa reazione l'acqua non si forma (a differenza delle neutralizzazioni più comuni) ma la molecola di idrogeno solforato non elettrolitico, il cui odore di uova marce è molto sgradevole. L'H₂S sfugge dalla dissoluzione in forma gassosa e il resto della specie rimane dissolto.

riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Learning, p 150-155.
2. Quimicas.net (2018). Esempi di doppia reazione di sostituzione. Estratto il 28 maggio 2018 da: quimicas.net
3. Reazioni di metatesi. Estratto il 28 maggio 2018 da: science.uwaterloo.ca
4. Khan Academy. (2018). Doppie reazioni di sostituzione. Estratto il 28 maggio 2018 da: khanacademy.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (8 maggio 2016). Doppia definizione di reazione sostitutiva. Estratto il 28 maggio 2018 da: thoughtco.com